纳米材料和纳米结构第十一讲-XRD-2

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无 机 相 字 母 索 引
这种索引是按照物相英文名称的第一 个字母为顺序编排条目。每个条目占 一横行。物相的英文名称写在最前面， 其后，依次排列着化学式，三强线的 d值和相对强度，卡片编号，最后是 参比强度（I/Ic）。
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STD模式覆盖了现有的许多非偶合衍射设备， 如薄膜分析用： 1、GAD（glancing angle X-ray diffractometry):这是 一种掠角入射技术，其入射角a处于0.6~10 之间， 所以穿透深度很浅：t=0.13a/m 2、TFD（thin film diffractometry):这是一种平行光 入射技术，其入射角a处于1~100 之间，当a小时， X射线穿透深度也浅 3、S-B(Seemann-Bohlin diffractometry ), 早期的非偶 合薄膜分析设备，3－6度，胶片记录。
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衍 射 仪 基 本 结 构 方 框 图
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高分辨衍射仪 （D8-Discovre型，Bruker公司1999年产品）
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测 角 仪 简 介
测角仪是X射线的核心组成部分 试样台位于测角仪中心，试样台的中 心轴ON与测角仪的中心轴(垂直图 面)O垂直。 试样台既可以绕测角仪中心轴转动， 又可以绕自身中心轴转动。
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1. PDF卡片简介； 2. PDF试样图； 3. PDF试样结构图； 4. PDF卡片内容。

PDF 卡 片
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卡 片 简 介
J.D.Hanawalt等人于1938年首先发起，以d-I 数据组代替衍射花样，制备衍射数据卡片 的工作。 1942年“美国材料试验协会（ASTM）” 出版约1300张衍射数据卡片（ASTM卡 片）。 1969年成立了“粉末衍射标准联合委员 会”，由它负责编辑和出版粉末衍射卡片， 称为PDF卡片。 现在由ICDD(International Center for Diffraction Data), PDF-1: d, I PDF-2: card PDF-3: pattern

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PDF
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卡 片
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卡 片
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卡 片 的 内 容 （ 1 ）
（1）1a、1b、1c,三个位置上的数据 是衍射花样中前反射区（2 θ <90°） 中三条最强衍射线对应的面间距，1d 位置上的数据是最大面间距。 （2）2a、2b、2c、2d, 分别为上述各 衍射线的相对强度，其中最强线的强 度为100.
值连同它的误差标写在每页的顶部。每
个条目由第一处面间距d1值决定它应属
于哪一组。每组内按d2值递减顺序编排
条目，对d2值相同的条目，则按d1值递减 顺序编排。不同的d值对应误差：
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Hanawalt 索 引 说 明 （ 三 ）
1980年版本编排规则为： （1）对I3/I2≤0.75的相，以d1d2的编排 顺序出现一次； （2）对I3/I2>0.75和I2/I1<0.75的相，以 d1d2和d1d3的编排顺序出现二次； （3）对I3/I2>0.75和I2/I1≥0.75的相，以 d1d2，d1d3和d2d3的编排顺序出现三次。
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基于衍射强度测量的应用来自（1）物相的定量分析，结晶度的测定
衍 射 分 析 应 用
(2) 平衡相图的相界的测定；
(3) 第三类应力的测定；
(4) 有序固溶体长程有序度的测定；
(5) 多晶体材料中晶粒择优取向的极图、 反极图和三维取向分布的测定； (6) 薄膜厚度的测定。
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基于衍射线型分析的应用 (1) 多晶材料中位错密度的测定，层 错能的测定，晶体缺陷的研究； (2) 第二类（微观残余）应力的测定； (3) 晶粒大小和微应变的测定；

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测 角 仪 说 明 － 1
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测 角 仪 说 明 － 2
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测 角 仪 的 光 路 布 置

测角仪要求与 Ｘ射线管的线 焦斑联接使用， 线焦斑的长边 与测角仪中心 轴平行。 采用狭缝光阑 和梭拉光阑组 成的联合光阑。
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测 角 仪 的 光 路 布 置 说 明 － 1

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卡 片 的 内 容 （ 4 ）
(6)试样来源，制备方法；化学分析， 有时亦注明升华点（S.P.），分解温 度（D.T.），转变点（T.P.），摄照 温度等。
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卡 片 的 内 容 （ 5 ）
(7)物相的化学式和名称。 在化学式 之后常有一个数字和大写英文字母的 组合说明。数字表示单胞中的原子数； 英文字母表示布拉菲点阵类型：C— 简单立方；B—体心立方；F—面心立 方；T—简单正方；U—体心正方； R—简单菱方；H—简单六方；O简单 斜方；Q—底心斜方；S—面心斜方； M—简单单斜；N—底心单斜；Z—简 单三斜。
衍 射 分 析 应 用
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基于衍射位置和强度的测定
衍 射 分 析 应 用
(1) 物相的定性分析
(2) 相消失法测定相平衡图中的相界; (3) 晶体(相)结构,磁结构,表面结构,界 面结构的研究
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同时基于衍射位置、强度和线型的 Rietveld多晶结构测定
需输入原子参数（晶胞中各原子的坐标、 占位几率和湿度因子）、点阵参数、波长、 偏正因子、吸收系数、择优取向参数等。
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卡 片 的 内 容 （ 6 ）
（8）矿物学名称。右上角的符号标 记表示：＊—数据高度可靠；i—已指 标化和估计强度，但可靠性不如前者； O—可靠性较差；C—衍射数据来自 理论计算。 （9）晶面间距，相对强度和干涉指 数。 （10）卡片的顺序号。

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卡 片 索 引
PDF卡片索引是一种能帮助实验者从 数万张卡片中迅速查到所需要的PDF 卡片的工具书。由JCPDS编辑出版手 册有： Hanawalt无机物检索手册； 有机相检索手册； 无机相字母索引； Fink无机索引； 矿物检索手册等品种。
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测 角 仪 的 光 路 布 置 说 明 － 2
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单 色 器 － 1
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单 色 器 － 2
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b 不 对对 称称 反反 射射 准（ 聚 焦 几 何 （ 2 ） ） a Bragg Bragg b=aq; q(q)/ q ba
被测晶平面与试样表 面的夹角Y=q-a
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影 响 衍 射 线 强 度 的 各 种 因 素
1 Ik k Fk I A Vk K t R
因 素 可调节的各因子以提高强度
I A 1、仪器特性 k 2、试样性质 3、制样及实验条件 I， A， V, K 4、衍射几何因子
Fk
R
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小 结
Bragg 方程 方位角方程 强度方程 扫描模式

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Hanawalt 无 机 相 数 值 索 引
索引的编排方法是：每个相作为一个 条目，在索引中占一横行。每个条目 中的内容包括： 衍射花样中八条强线的面间距和相对 强度，按相对强度递减顺序列在前面， 随后，依次排列着，化学式，卡片编 号，参比强度（I/I）。 索引说明：

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Hanawalt 索 引 说 明 （ 一 ）
III
表面反射 透过反射
Common Bragg Diffraction, Match, Transmission Sample Tilting Diffraction, Angular Dispersion Analysis
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偶合扫描模式有对称和非对称之分， 这里对称与否是指入射线和反射线相对于 试样表面而言的，而对晶面来说都是对称 的．这是布拉格定律所规定的． 有七种不同的扫描模式，它们之间有 共性也有特性．从表中看出，对称模式只 有一种“CBD”，该模式同时具有对称、偶 合及表面反射三者的特征，因而它出现在I 及 III 中，其它六种都是非对称偶合或非对 称非偶合扫描模式．

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定 性 相 分 析 的 判 据
通常用d（晶面 间距表征衍射线 位置）和I（衍射 线相对强度）的 数据代表衍射花 样。用d-I数据作 为定性相分析的 基本判据。

定性相分析方法 是将由试样测得 的d-I数据组与已 知结构物质的标 准d-I数据组 （PDF卡片）进 行对比，以鉴定 出试样中存在的 物相。
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卡 片 的 内 容 （ 3 ）
(4)晶体学数据：Sys.—晶系；S.G— 空间群;a0、b0、c0，α、β、γ—晶胞 参数；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z—晶 胞中原子或分子的数目； Ref—参 考资料。 (5)光学性质： εα、nωβ、εγ—折射 率；Sign—光性正负；2V—光轴夹 角；D—密度；mp—熔点；Color— 颜色； Ref—参考资料。

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Hanawalt 索 引 说 明 （ 四 ）
1982年版本又作了进一步改进，它的 编排规则为： （1）所有的相最少都以的编排顺序 出现一次； （2）对I2/I1＞0.75和I3/I1 ≤0.75的相， 以d1d2和d1d3的编排顺序出现二次； （3）对I3/I1 ＞0.75和I4 /I1 ≤0.75的相， 以d1d2， d2d1 和d3 d1的编排顺序出现三 次； （4）对I4/I1 ＞0.75的相，以d1d2，d2d1 ， d3 d1和d4 d1的编排顺序出现四次；

每个条目中，衍射线的相对强度分为10个 等级，最强线为100用×表示，其余者均 以小10倍的数字表示，写在面间距d值的 右下角处。参比强度I/I是被测相与刚玉按 1:1重量配比时，被测相最强线峰高与刚 玉最强线峰高之比。